Phylogenomics, genome size evolution and repeat dynamics in the genus Amomum Roxb. (Zingiberaceae)

Abstract

Amomum Roxb. s.l. (černý kardamom) je složitý rod v čeledi zázvorovitých (Zingiberaceae) v podčeledi Alpinioideae, který podle některých vymezení zahrnuje i skupiny druhů považované za samostatné rody, jako je např. rod Elettariopsis Baker. Dosavadní fylogenetické výzkumy nedokázaly objasnit ani pozici rodu Amomum v podčeledi Alpinioideae, ani vztah mezi rodem Amomum a ostatními rody, jako je Elettariopsis. V této práci bylo Amomum podrobeno detailní morfologické analýze s použitím co největšího počtu vzorků, spolu s fylogenetickou analýzou. Amomum bylo nově vymezeno, bylo ustanoveno Amomum s.s. a tři nové rody, tři rody byly obnoveny a Elettariopsis byl včleněn do rodu Amomum. Mezitím bylo popsáno několik nových druhů a dva byly epitypifikovány. S použitím sekvenování nové generace (next-generation sequencing; Hyb-Seq) byla získána dobře podpořená fylogeneze založená na jaderných genech, která prokázala v rodu existenci čtyř cladů (A, B, C, D); clade D, původní rod Elettariopsis, se dále dělí na tři subclady (D1 - D3). Fylogeneze založená na chloroplastové DNA tuto strukturu podpořila, ale doplňující fylogeneze založené na ribosomálním cistronu (rDNA) se od té založené na nukleárních genech odlišovaly; to poukazuje na potenciální nevhodnost často používaného markeru ITS při rekonstrukci hlubších...

Amomum Roxb. s.l. (black cardamom) is a complicated genus in the ginger family Zingiberaceae (subfamily Alpinioideae) that according to some definitions includes groups of species recognized as separate genera, e.g. genus Elettariopsis Baker. Phylogenetic studies have so far failed to elucidate both the position of Amomum within Alpinioideae and the relationship between Amomum and other genera like Elettariopsis. In this work, Amomum was subjected to a detailed morphological analysis of the largest possible sampling, together with a phylogenetic analysis. Amomum was recircumscribed, Amomum s.s. and three new genera were established, three genera were resurrected, and genus Elettariopsis was merged into Amomum. Meanwhile, new species were described and others epitypified. A well-resolved nuclear-gene phylogeny of Amomum s.s. was obtained using next-generation sequencing (Hyb-Seq) and showed the existence of four clades (A, B, C, D) within the genus. Clade D, the former genus Elettariopsis, was further divided into three subclades (D1-D3). A chloroplast DNA-based phylogeny supported this structure, but additional phylogenies based on ribosomal DNA were incongruent with it, indicating that the frequently used ITS marker and other rDNA markers may not be suitable for reconstructing deeper phylogenetic...